How predictable is genome evolution? Insights from convergent adaptations across Brassicaceae

Abstract

Adaptace, proces šíření výhodných alel, umožňuje populacím a druhům čelit nepříznivým podmínkám prostředí. Příklady konvergentní adaptace (zde použita jako synonymum k paralelní) ukazují důležitost přírodního výběru pro formování biologické diversity a umožňují zjišťovat, do jaké míry je genetická podstata evoluce předvídatelná. Mnoho nedávných genomických studií odhalilo, že je konvergentní evoluce na úrovni genomu rozšířená. Jenže konkrétní podoba se velmi liší, od odpovědi pomocí stejných molekulárních drah ale různých míst v genomu (funkční konvergence) po opakovanou adaptaci pomocí stejných genů (opětovné použití genů). To vede k otázce, jestli takto variabilní systém umožňuje jakékoliv predikce ohledně mechanismů zodpovědných za konvergentní adaptaci. Spekuluje se, že se způsoby konvergentní adaptace liší podle příbuznosti zkoumaných linií. Jenže tato možná závislost nikdy nebyla testována na jednotném modelovém systému napříč škálou různých příbuzností, a tak se nemohla potvrdit ani ona, ani její možné příčiny. V předkládané PhD práci jsem empiricky zjišťovala jak a proč se genomická konvergence liší s klesající příbuzností. Jako příklad jsem použila konvergentní adaptaci k vnějším (alpinské prostředí) a vnitřním (celogenomová duplikace) podmínkám. Ty jsem studovala v rostlinné modelové...

Adaptation, the process of propagation of beneficial mutations, enables populations and species to face changing environmental conditions. Cases of convergent (considered synonym to 'parallel' here) adaptation highlight natural selection's capacity to shape biological diversity, and provide natural replicates to investigate the extent of predictability in the genetic basis of adaptation. Recently, a wealth of genomic studies has identified widespread genomic convergence. However, the evidence has taken many forms, from responses in the same functions but different loci (function-level convergence) down to the precision of repeated adaptation via the same genes (gene reuse), raising a question if such variation can be explained by some unifying force/mechanism. It has been speculated that patterns of genomic convergence differ among studies because the scale of divergence differs from case to case. Yet, this observation has not been tested on a unified model system across a divergence continuum and so underlying factors remain unknown. In my PhD project I conducted an empirical investigation on how and why patterns of genomic convergence change with increasing divergence. To do so, I studied the genomic basis of convergent adaptation to outer (alpine habitats) and inner (whole genome duplication)...